基于PVDF的动态脉搏检测系统设计

发布时间：2017-09-15 10:00

  本文关键词：基于PVDF的动态脉搏检测系统设计

  更多相关文章： 动态 脉搏 PVDF 运动幅度 EMD 累计能量

【摘要】：生活节奏的加快,工作压力的增大使得越来越多的人处于亚健康状态,随之而来的是各种潜在疾病及偶发疾病。脉搏作为人体重要的生理指标,蕴含了大量的病理信息,分析脉搏形态参数,能够提早发现人体异常,了解病因。针对人体的潜在疾病、偶发疾病,需要大量的动态脉搏数据作为诊断依据。然而,现有的脉搏检测产品并不能满足对脉搏长时间动态检测的需求。鉴于此,本课题利用PVDF压电传感器作为采集前端,从便携性角度出发,设计了一款动态脉搏检测装置；并根据采集的脉搏数据特点,研究了一种基于EMD的算法对其进行处理。本文的主要工作内容包含以下几个部分：1.设计了动态脉搏检测装置的硬件电路。本文研究了脉搏传感器种类及其优劣,选用了PVDF压电传感器并设计了采集电路。依据设计需求,对MCU最小系统、采集电路、显示电路、存储电路、传输电路进行了设计。特别针对装置动态检测的特点,设计了加速度电路对运动幅度进行采集,根据不同的运动幅度,软件程序采取不同策略实现脉搏的自动采集。2.编写了动态脉搏检测装置的软件程序。程序移植了μC/OS-III实时操作系统进行多任务的管理,并使用STemWin图形界面系统编写脉搏实时显示程序。程序实现了脉搏的自动采集、存储功能,并根据运动加速度数据,采取了中断采集和延迟采集的策略。最后编写了无线蓝牙数据传输程序,完成了数据的转移。3.研究了动态脉搏数据处理算法。结合采集的脉搏数据特点,利用基于EMD的累计能量算法完成了对数据的中断修复、去基线漂移、滤波功能,并利用MATLAB编写了数据处理图形界面。最后完成了动态脉搏检测装置的系统测试和调试。结果表明：传感器前端能够灵敏反馈脉搏信号；能够准确判定运动幅度,实现轻微运动强度下的脉搏持续检测。通过数据处理前后波形、HHT边际谱的对比,表明本文算法有效的去除了干扰噪声,保留了脉搏的波形特征。本装置迎合了时代个人医疗保健的需求,实现了在不影响个体正常生活的前提下对脉搏信号的长时间检测,具有很高的市场价值。
【关键词】：动态 脉搏 PVDF 运动幅度 EMD 累计能量
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 课题研究及国内外发展状况11-14
• 1.2.1 脉搏检测技术研究现状11-12
• 1.2.2 脉搏理论研究现状12-14
• 1.3 课题研究主要内容14-15
• 1.4 论文组织结构15-16
• 第二章 基础理论研究及整体方案设计16-24
• 2.1 PVDF压电传感器16-19
• 2.1.1 压电效应与压电材料16-18
• 2.1.2 压电传感器等效电路18-19
• 2.2 系统的整体方案概述及需求分析19-20
• 2.3 系统的总体设计20-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 动态脉搏检测系统的硬件设计24-38
• 3.1 硬件电路分析24-25
• 3.2 最小系统设计25-27
• 3.2.1 电源电路25-26
• 3.2.2 时钟电路26
• 3.2.3 下载、调试电路26-27
• 3.3 采集电路设计27-31
• 3.3.1 带通滤波电路设计29-30
• 3.3.2 偏置电路设计30
• 3.3.3 模拟电源电路设计30-31
• 3.4 显示电路设计31-32
• 3.4.1 TFT-LCD原理及结构31-32
• 3.4.2 接口及电路设计32
• 3.5 其他电路设计32-36
• 3.5.1 电源管理电路设计33-34
• 3.5.2 加速度电路设计34-35
• 3.5.3 存储电路设计35
• 3.5.4 蓝牙传输电路设计35-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第四章 动态脉搏波检测系统的软件程序设计38-54
• 4.1 基于μC/OS-Ⅲ的方案实现38-41
• 4.1.1 μC/OS-Ⅲ文件结构39-40
• 4.1.2 μC/OS-Ⅲ操作系统移植40-41
• 4.2 基于STemWin的方案实现41-44
• 4.3 系统程序设计44-51
• 4.3.1 脉搏采集存储程序44-46
• 4.3.2 显示程序46-48
• 4.3.3 加速度采集程序48-50
• 4.3.4 蓝牙传输程序50-51
• 4.4 多任务设计51-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第五章 动态脉搏数据处理研究54-66
• 5.1 HHT分析方法54-56
• 5.1.1 EMD原理54-55
• 5.1.2 EMD去噪55-56
• 5.1.3 Hilbert谱及边际谱56
• 5.2 动态脉搏数据处理56-60
• 5.2.1 信号中断位置修复56-58
• 5.2.2 信号去基线漂移分析58-59
• 5.2.3 累计能量法滤波59-60
• 5.3 数据处理GUI设计60-65
• 5.3.1 GUI建立60-62
• 5.3.2 回调函数的编写62-64
• 5.3.3 模块化编写64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 动态脉搏检测系统测试与结果分析66-76
• 6.1 系统实验66-68
• 6.1.1 系统实验目的和方案66-67
• 6.1.2 系统实验设备67
• 6.1.3 实验平台67-68
• 6.2 系统硬件测试68-69
• 6.3 软件设计结果及测试69-74
• 6.3.1 软件测试69-73
• 6.3.2 算法测试73-74
• 6.4 功耗测试74
• 6.5 本章小结74-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 本文完成主要工作76-77
• 7.2 进一步研究展望77-78
• 参考文献78-82
• 硕士期间发表论文和参加科研情况82-84
• 附录一84-88
• 附录二88-90
• 附录三90-96
• 致谢96

【相似文献】

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 刘表虎;朱向明;李国杰;曹蘅;柯永胜;;实时三维超声心动图节段运动幅度牛眼图定量分析心力衰竭患者心肌节段运动同步性临床研究[A];中华医学会第十次全国超声医学学术会议论文汇编[C];2009年

2 王宇;郑义;;柔韧训练对短跑和跨跳时髋关节运动幅度变化的不同影响[A];第十五届全国运动生物力学学术交流大会（CABS2012）论文摘要汇编[C];2012年

3 刘表虎;朱向明;李国杰;曹蘅;柯永胜;;实时三维超声心动图节段运动幅度牛眼图定量分析心力衰竭患者心肌节段运动同步性临床研究[A];第二届长三角超声医学论坛暨2009年浙江省超声医学学术年会论文汇编[C];2009年

4 张培珍;周兴龙;;运动鞋底硬度对跖趾关节运动幅度的影响[A];全民健身科学大会论文摘要集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈少卿;PET-CT扫描引导下肺癌精确放疗的运动体模试验研究[D];天津医科大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 岳晨飞;基于PVDF的动态脉搏检测系统设计[D];天津工业大学;2016年

2 董欣;实时三维超声心动图定量评价陈旧性前壁心肌梗死患者心肌节段运动同步性的临床研究[D];广西医科大学;2013年

，

本文编号：855847